DE2623605B2

DE2623605B2 - MULTIPLE JOSEPHSON CONTACT INTERFEROMETER

Info

Publication number: DE2623605B2
Application number: DE19762623605
Authority: DE
Inventors: Hans Helmut Granite Springs N.Y. Zappe (V.St.A.)
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1975-06-30
Filing date: 1976-05-26
Publication date: 1978-01-19
Also published as: DE2623605A1; SE7606782L; IL49644A; DE2623605C3; SE404854B; FR2316749B1; CA1044768A; BE841361A; AU4591679A; AU1526076A; IT1064303B; IL49644A0; US3978351A; JPS525296A; NL7607136A; FR2316749A1; CH600692A5; JPS5732915B2; AU512128B2; AU499843B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Mehrfach-Josephson-Konkt-Interferometer nach dem Oberbegriff des Patentspruchs 1.The invention relates to a multiple Josephson-Konkt interferometer according to the preamble of the patent claim 1.

Josephson-Kontakte sind sowohl als Speicherelemenals auch als Schaltelemente zur Verwendung in hnellen logischen Schaltungen bekannt. Die Eigenhaften der Josephson-Kontakte sind beschrieben in τ Veröffentlichung: »The Tunneling Cryotron — A Superconductive Logic Element Based on Electron Tunneling« von J. Matisoo, Proc. IEEE, Februar 1967, Vol. S5, Nr. 2, S. 172- 180. Ein logisches Element der in diesem Artikel beschriebenen Art besteht aus einer Torleitung und einer Steuerleitung, die oberhalb des Tores angeordnet, aber von diesem isoliert ist. Die Steuerleitung besteht im allgemeinen aus einem Supraleiter wie Niob, Zinn oder Blei. Der Josephson-Kontakt selbst besteht aus zwei sich überlappendenJosephson junctions are both memory elements also known as switching elements for use in similar logic circuits. The peculiar ones of the Josephson junctions are described in τ publication: »The Tunneling Cryotron - A Superconductive Logic Element Based on Electron Tunneling "by J. Matisoo, Proc. IEEE, February 1967, Vol. S5, No. 2, pp. 172-180. A logical element of the type described in this article consists of a gate line and a control line above of the gate, but is isolated from it. The control line generally consists of one Superconductors such as niobium, tin or lead. The Josephson junction itself consists of two overlapping ones

ίο Streifen jines supraleitenden Materials. Im Uberlappungsbereich sind diese Streifen durch eine Tunnelbarriere voneinander getrennt, die aus einem Oxyd eines supraleitenden Metalls bestehen kann. Die Oxydbarriere hat im allgemeinen eine Dicke von 10 bis 30 A.Tor- und Steuerleitung werden normalerweise isoliert auf der supraleitendeü Grundebene angeordnet.ίο strips of jine superconducting material. In the overlap area these strips are separated from each other by a tunnel barrier made of an oxide superconducting metal can exist. The oxide barrier generally has a thickness of 10 to 30 A. and control lines are normally arranged in an isolated manner on the superconducting ground plane.

Der Torstrom l_g wird durch den Kontakt zugeführt, der im Null-Spannungszustand eine Ausgangsimpedanz 2ö kurzschließt. Wenn die Summe der Eingangsströme /_c den Josephson-Schwellenstrom auf einen Wert < l_g reduziert, schaltet der Kontakt auf einen Spannungspegel, der Vg < 2Ä/e\st.(2A/e = 2,5 mV für Bleikontakte.) Nach dem Umschalten erzeugt die Spannung V_g einen Strom /_r = Vg/Zo in der Ausgangsimpedanz. Der resultierende Strom kann zum Steuern anderer Schaltkreise benutzt werden. In den meisten Fällen bleibt der geschaltete Kontakt im Spannungszustand und muß auf den Null-Spannungszustand zurückgestellt werden durch ein momentanes Absenken von I_g. Es wurden jedoch auch schon nichthaltende Schaltkreise vorgeschlagen, vgl. W. B ä c h t ο 1 d, Digest of Technical Papers, I.S.S.C.C, Philadelphia, 146 (1975).The gate current I _g is supplied through the contact, which short-circuits an output impedance 20 in the zero voltage state. If the sum of the input currents / _c reduces the Josephson threshold current to a value < l _g , the contact switches to a voltage level that Vg <2Ä / e \ st. (2A / e = 2.5 mV for lead contacts.) After Switching, the voltage V _g generates a current / _r = Vg / Zo in the output impedance. The resulting current can be used to control other circuits. In most cases, the switched contact remains in the voltage state and must be reset to the zero voltage state by momentarily lowering I _g . However, non-latching circuits have also been proposed, see W. Bächt o 1d, Digest of Technical Papers, ISSCC, Philadelphia, 146 (1975).

Die Quanteninterferenz zwischen zwei parallelen Josephson-Kontakten, auch Interferometer genannt, wurde beschrieben von R.C. J akl e ν ic, J. La mbe, J. E. Mercereau, A. H.Silver, Physical Review, 140, A1628, November 1965.The quantum interference between two parallel Josephson junctions, also called interferometer, was described by R.C. J akl e ν ic, J. La mbe, J. E. Mercereau, A.H. Silver, Physical Review, 140, A1628, November 1965.

Im IBM Technical Disclosure Bulletin, Bd! 17, Nr. 3, August 1974, S. 901 -902, in einem Artikel »Single Flux Quantum Memory Cell for NDRO« beschreibt W. W. Jutzi ein Interferometer mit drei Josephson-Kontakten und Mitteleinspeisung, in dem die Kontakte dieselbe Größe haben und dieselben Ströme führen. Diese Anordnung ist jedoch nicht auf größere Trennung zwischen den Kurvenzweigen, sondern auf einen Überlappungsbereich, in dem drei F.nergiezustände möglich sind, angelegt. Die Anordnung befaßt sich weder mit Elementen, die in den Spannungszustand umschalten, noch betrifft sie einen großen Betriebsbereich für Elemente mit einer hohen Verstärkung.In the IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol! 17, No. 3, August 1974, pp. 901-902, in an article "Single Flux Quantum Memory Cell for NDRO", W. W. Jutzi an interferometer with three Josephson contacts and a central feed, in which the contacts are the same Have greatness and carry the same currents. However, this arrangement is not aimed at greater separation between the branches of the curve, but on an overlap area in which three energy states are possible. The arrangement does not deal with elements that are in the state of stress nor does it affect a wide operating range for high gain elements.

Der Artikel »Three Junction Interferometer« von S t u e I m und W i 1 m s e η, in Applied Physics Letters, Bd.20, Nr. 11, Juni 1972, S.456-458, beschreibt eine asymmetrisch gespeiste Anordnung aus drei Josephson-Kontakten, in der alle Kontakte dieselbe Größe haben. In diesem Artikel wird erkannt, daß der Abstand zwischen den Zweigen der Schwellwertkurve eines Josephson-Kontaktes vergrößert werden kann durch einen zusätzlichen Kontakt zu dem bekannten Interferometer. Während jedoch die Magnetfeldempfindlichkeit gegenüber bekannten Interferometern mit zwei Kontakten erhöht wird, hat dieses asymmetrische Interferometer mit drei Josephson-Kontakten nicht den maximalen Josephson-Stromdurchfluß bei Null-Span-The article "Three Junction Interferometer" by S t u e I m and W i 1 m s e η, in Applied Physics Letters, Vol. 20, No. 11, June 1972, pp. 456-458, describes an asymmetrically fed arrangement of three Josephson junctions, in which all contacts are the same size. This article recognizes that the distance between the branches of the threshold value curve of a Josephson junction can be increased by an additional contact to the known interferometer. However, while the magnetic field sensitivity is increased compared to known interferometers with two contacts, this has asymmetrical Interferometer with three Josephson contacts does not have the maximum Josephson current flow at zero span

b5 nung auszuweisen, wenn kein Megnetfeld angelegt wird. Der Artikel zeigt jedoch, daß ohne angelegtes Magnetfeld der größte Strom durch das Interferometer fließt, wenn das Ejement symmetrisch gespeist wird,b5 to be shown if no megnet field is applied. However, the article shows that without an applied magnetic field, the greatest current is through the interferometer flows when the element is fed symmetrically,

ähnlich wie es im genannten Artikel von J u t ζ i gezeigt ist. Alle diese Anordnungen befassen sich mit einer Verbesserung der Magnetfeldempfindlichkeit und nicht mit einer größeren Stromverstärkung bei gleichzeitiger Verbesserung der Betriebsgrenzen von Flementen, die in logischen Schaltungen zu benutzen sind.similar to what is shown in the mentioned article by J u t ζ i. All of these arrangements deal with one Improvement of the magnetic field sensitivity and not with a larger current gain at the same time Improvement of the operating limits of elements to be used in logic circuits.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mehrfach-Josephson-Kontakt-lnterferometer zu schaffen, das verbesserte Verstärkungs- und Betriebsgrenzen gegenüber den bekannten derartigen Schaltungen aufweist, im selbsthaltenden und im nichtselbsthaltenden Betrieb arbeiten kann, einen sehr niedrigen Stromverbrauch und eine hohe Schaltgeschwindigkeit aufweist.The invention is based on the object of creating a multiple Josephson contact interferometer, the improved gain and operating limits over the known such circuits has, can work in self-sustaining and non-self-sustaining mode, a very low one Has power consumption and a high switching speed.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1.The solution to this problem according to the invention results from the characterizing part of claim 1.

Der Vorteil dieses Mehrfach-Josephson-Kontakt-Interferometer liegt vor allem in der hohen Verstärkungseigenschaft und im niedrigen Stromverbrauch, so daß sich logische Schaltungen mit einem hohen Integrationsgrad und sehr hohen Schallgeschwindigkeiten aufbauen lassen.The advantage of this multiple Josephson contact interferometer lies mainly in the high amplification property and in the low power consumption, so that logic circuits with a high degree of integration and very high speeds of sound let build up.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird anschließend näher beschrieben. Es zeigtAn embodiment of the invention is shown in the drawings and will be described in more detail below described. It shows

Fig. IA die Schwellwertcharakteristik /^aIs Funktion von Ic für ein aus drei Kontakten bestehendes herkömmliches Interferometer mit Mittenzuführung, wobei die Kontakte alle dieselbe Größe haben und denselben größten Josephson-Strom /0 führen,1A shows the threshold value characteristic / ^ as a function of Ic for a conventional interferometer consisting of three contacts with center feed, the contacts all being of the same size and carrying the same largest Josephson current / 0,

Fig. IB ein Schema eines Interferometers mit Mittenzuführung, bei dem alle Kontakte denselben größten Josephson-Strom führen,Fig. 1B is a schematic of a center feed interferometer in which all contacts are the same carry the largest Josephson current,

F i g. 2A die Schwellwertcharakteristik I_g als Funktion von Ic für ein aus drei Kontakten bestehendes Interferometer mit Mittenzuführung, wobei der mittlere Kontakt doppelt so viel Strom führt, 2 /0, wie die übrigen Kontakte,F i g. 2A the threshold value characteristic I _g as a function of Ic for an interferometer consisting of three contacts with a center feed, the center contact carrying twice as much current, 2/0, as the other contacts,

Fig.2B das Schema eines Interferometers mit Mittenzuführung, von dem ein Kontakt das Doppelte des größten Josephson-Stroms der übrigen Kontakte führt; die Schwellwertcharakteristik hierfür ist in F i g. 2A gezeigt,Fig. 2B is a schematic of a center feed interferometer, one contact of which is twice as large the largest Josephson current of the remaining contacts leads; the threshold characteristic for this is in F i g. 2A shown

F i g. 3A die Schwellwertcharakteristik I_ga\s Funktion von Ic für ein symmetrisches Interferometer mit drei Kontakten und Doppelzuführung, wobei der mittlere Kontakt das Doppelte des größten Josephson-Stroms der anderen Kontakte führt,F i g. 3A the threshold value characteristic I _g a \ s function of Ic for a symmetrical interferometer with three contacts and double feed, whereby the middle contact carries twice the largest Josephson current of the other contacts,

Fig.3B schernatisch ein symmetrisches Interferometer mit Doppelzuführung, bei dem ein Kontakt das Doppelte des größten Josephson-Stroms der anderen Kontakte führt,Fig.3B shows a symmetrical interferometer with double lead, where one contact is twice the largest Josephson current of the other Contacts,

Fig.4 schematisch eine Interferometerschaltung ähnlich wie die Fig. IB, jedoch mit symmetrischer Doppelstromzuführung nach F i g. 3B,4 schematically an interferometer circuit similar to FIG. 1B, but with a symmetrical double current supply according to FIG. 3B,

F i g. 5 eine perspektivische Darstellung des symmetrischen Interferometers mit Doppelzuführung der Fig.3Aund3B,F i g. FIG. 5 is a perspective view of the symmetrical dual feed interferometer of FIG Fig. 3A and 3B,

Fig.6 schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Interferometers mit vier Josephson-Kontakten.6 schematically shows an embodiment of an interferometer with four Josephson contacts.

Wie oben schon bei der Beschreibung des Standes der Technik gezeigt wurde, sind asymmetrische Interferometer und Interferometer mit drei Kontakten und Mittenzuführung, wobei alle Kontakte dieselbe Größe haben und denselben Strom führen, allgemein bekannt. b^r> Diese herkömmlichen Anordnungen werden zunächst mit erfindungsgemäßen Schaltungen verglichen. In der nachfolgenden Beschreibung werden daher ein Interferometer mit Mittenzuführung und Kontakten gleicher Größe, ein Interferometer mit Mittenzuführung und Kontakten, deren mittlerer doppelt so groß ist wie die beiden anderen und ein symmetrisches Interferometer mit Doppelzuführung und drei Kontakten beschrieben, von denen der mittlere das Doppelte des größten Josephson-Stroms führt. Außerdem werden Interferometer mit drei und vier Josephson-Kontakten und symmetrischer Doppelstromzuführung und demselben größten Josephson-Strom durch alle Kontakte beschrieben. As has already been shown above in the description of the prior art, asymmetrical interferometers and interferometers with three contacts and center feed, wherein all contacts are the same size and carry the same current, are generally known. b ^r > These conventional arrangements are first compared with circuits according to the invention. In the following description, therefore, an interferometer with center feed and contacts of the same size, an interferometer with center feed and contacts, the middle of which is twice as large as the other two and a symmetrical interferometer with double feed and three contacts, of which the middle is twice as large largest Josephson current leads. In addition, interferometers with three and four Josephson contacts and symmetrical double current feed and the same largest Josephson current through all contacts are described.

In Fig. IA ist die Schwellwertcharakteristik I_g als Funktion von /_c für ein herkömmliches Interferometer mit Mittenzuführung und drei Koniakten gezeigt, die alle dieselbe Größe haben und denselben größten Josephson-Strom /0 führen. Für negative Werte von I_g und I_c gibt es natürlich eine ähnliche Charakteristik; der Klarheit und Einfachheit halber ist hier nur die Schwellwertcharakteristik für positive Werte von I_g und Ic gezeigt. Die Charakteristik der Fig. IA ist im Zusammenhang mit F i g. 1B zu sehen, die ein Interferometer mit Mittenzuführung zeigt, dessen sämtliche Kontakte denselben größten Josephson-Strom führen.In FIG. 1A, the threshold value characteristic I _{g is shown} as a function of / _c for a conventional interferometer with center feed and three coniases, which are all of the same size and carry the same largest Josephson current / 0. There is of course a similar characteristic for negative values of I _g and I _c; for the sake of clarity and simplicity, only the threshold value characteristic for positive values of I _g and Ic is shown here. The characteristic of FIG. 1A is related to FIG. 1B, which shows a center-feed interferometer with all of its contacts carrying the same largest Josephson current.

Die Schwellwertcharakteristik der Fig. IA erhält man durch Anlegen des Torstroms I_g an das in F i g. 1B gezeigte Bauelement und Bestimmung der Punkte, an denen das Bauelement der F i g. 1B in den Spannungszustand umschaltet, wenn der Torstrom I_g verändert wird, während der Steuerstrom /_c konstant gehalten wird oder umgekehrt. Die Schwellwertkurve 1 in Fig. IA zeigt also die Schaltschwelle für den 0,0-Vorlexbetrieb, während die Kurven 2 und 3 die Schaltschwelle für den 1,0- und den 1,1-Vortexbetrieb zeigen. Jedesmal, wenn der angelegte Torstrom die Schaltschwelle überschreitet, die durch die Kurven 1, 2 und 3 angegeben ist, schaltet also das Bauelement der Fig. IB vom Null-Spannungszustand in den Spannungszustand um. In den Bereichen, wo die Kurven 1, 2 und 3 sich überlappen, werden die Grenzen dieser Kurven bestimmt durch Abfühlen der Zustandsänderung zwischen den Vortexbetriebsarten. Diese Zustandsänderungen können abgefühlt werden durch Messen des Stromimpulses, der auf das Festhalten und Ausstoßen von Flußquanten aus dem Bauelement der F i g. 1B zurückzuführen ist.The threshold value characteristic of FIG. 1A is obtained by applying the gate current I _g to the one in FIG. 1B and determination of the points at which the component of FIG. 1B switches to the voltage state when the gate current I _{g is} changed while the control current / _{c is} kept constant or vice versa. The threshold value curve 1 in Fig. 1A shows the switching threshold for the 0.0 Vorlex operation, while the curves 2 and 3 show the switching threshold for the 1.0 and 1.1 Vortex operation. Whenever the applied gate current exceeds the switching threshold indicated by curves 1, 2 and 3, the component in FIG. 1B switches from the zero voltage state to the voltage state. In the areas where curves 1, 2 and 3 overlap, the boundaries of these curves are determined by sensing the change in state between the vortex modes. These changes in state can be sensed by measuring the current impulse which results from the retention and ejection of flux quanta from the device of FIG. 1B is due.

In Fig. IB haben die Kontakte /1, JI und /3 alle dieselbe Größe, und da auch alle anderen Parameter gleich sind, führen sie denselben größten Josephson-Strom /0. Diese Kontakte bilden in Verbindung mit den Induktivitäten 4, der zentral angeordneten Torstrom-Zufuhrleitung 5 und der Steuerleitung 6 das Interferometer 7, das die in Fig. IA gezeigte Schwellwertcharakteristik hat.In Fig. IB, the contacts / 1, JI and / 3 are all the same size, and since all other parameters are also the same, they carry the same largest Josephson current / 0. In connection with the inductances 4, the centrally arranged gate current supply line 5 and the control line 6, these contacts form the interferometer 7, which has the threshold value characteristic shown in FIG. 1A.

Mit dem Interferometer 7 und der in Fig. IA gezeigten zugehörigen Schwellwertcharakteristik erhält man den schraffierten Bereich, der sonst als Arbeitsbereich bezeichnet wird. Benutzt man für die Verstärkung das Verhältnis von I_g zud I_c ah sehr grobe Annäherung, so läßt sich aus Fig. IA entnehmen, daß sich nur mit sehr engen Grenzen und einem genauen Wert des Stroms brauchbare Verstärkungen erzielen lassen.With the interferometer 7 and the associated threshold value characteristic shown in FIG. 1A, the hatched area is obtained, which is otherwise referred to as the working area. If the ratio of I _g to I _c ah is used as a very rough approximation for the gain, it can be seen from FIG. 1A that usable gains can only be achieved with very narrow limits and an exact value of the current.

Die in F i g. 1B gezeigte Anordnung stellt insofern eine Verbesserung gegenüber Interferometern mit zwei Kontakten dar, als der zusätzliche dritte Kontakt die Kurven auseinanderschiebt. Die Verstärkung wurde dabei aber nicht wesentlich verbessert und auch der Arbeitsbereich insofern nicht vergrößert, als man nichtThe in F i g. 1B represents the arrangement shown in this respect an improvement over interferometers with two contacts than the additional third contact Pushes curves apart. The reinforcement was not significantly improved, and neither was the The work area is not enlarged inasmuch as one does not

auf eine genaue Regelung von I_g und /_c verzichten konnte. Aus F i g. 1B ist auch zu ersehen, daß die Ströme durch die Kontakte /1, / 2 und /3 normalerweise gleich /o · sin Φ sind und der Strom durch den Kontakt /2 anders ist als die Ströme durch die Kontakte J1 und /3, weil der Strom durch /2 einen Weg mit niedriger Impedanz antrifft. Infolgedessen ist die Phase Φ des Stroms in den Kontakten nicht dieselbe wie vor der Umschaltung.could dispense with a precise regulation of I _g and / _c. From Fig. 1B it can also be seen that the currents through contacts / 1, / 2 and / 3 are normally equal to / o sin Φ and the current through contact / 2 is different from the currents through contacts J 1 and / 3, because the current through / 2 encounters a low impedance path. As a result, the phase Φ of the current in the contacts is not the same as before the switchover.

Um die mit dem Interferometer 7 der Fig. IB verbundenen Probleme der Verstärkung und der Grenzwerte zu lösen, wurde der größte Josephson-Strom /o des Interferometers 7 erhöht, indem man durch den mittleren Schenkel des Interferometers 7 der Fig. IB einen Strom 2 k fließen ließ. Das resultierende Interferometer 8 ist schematisch in Fig. 2B gezeigt, wobei der Kontakt /2 schematisch durch ein größeres X dargestellt ist als die Kontakte Ji und /3. Das Interferometer 8 hat ebenfalls Mittenzuführung über die Torstromleitung 5 und wird gesteuert über die Steuerleitung 6. Die Induktivitäten 4 haben denselben Wert und sind ähnlich angeordnet wie die bei der in F i g. 1B gezeigten Schaltung.In order to solve the problems of gain and limit values associated with the interferometer 7 of FIG. 1B, the largest Josephson current / o of the interferometer 7 was increased by introducing a current of 2 k through the middle leg of the interferometer 7 of FIG let flow. The resulting interferometer 8 is shown schematically in FIG. 2B, the contact / 2 being shown schematically by a larger X than the contacts Ji and / 3. The interferometer 8 also has a central supply via the gate current line 5 and is controlled via the control line 6. The inductances 4 have the same value and are arranged in a manner similar to that of the one in FIG. 1B.

Die Kurve in Fig.2A, die ähnlich ist wie die in Fig. IA, zeigt die Schwellwertcharakteristik des Interferometers 8 der F i g. 2B. Die Amplitude der Haupt- und Nebenkurven 1, 2, 3 wurde über die Werte erhöht, die in Fig. IA gezeigt sind. Das bedeutet, daß die Verstärkung des Interferometers 8 gegenüber derjenigen des Interferometers 7 verbessert wurde.The curve in FIG. 2A, which is similar to that in FIG. 1A, shows the threshold value characteristic of the interferometer 8 of FIG. 2 B. The amplitude of the main and secondary curves 1, 2, 3 was increased by the values shown in Fig. 1A. That means that the Gain of the interferometer 8 compared to that of the interferometer 7 was improved.

Die Amplitude der Kurve 2 in F i g. 2A wurde ebenfalls vergrößert, wodurch Bauelemente wie das Interferometer 8 Grenzproblemen ausgesetzt sind, die mit der Amplitudengenauigkeit des Torstroms und des Steuerstroms zusammenhängen. Durch die vorliegende Erfindung werden die praktischen Probleme gelöst, die bei der heutigen Technik nicht dadurch gelöst werden können, daß man einfach sehr große Torströme und sehr kleine Steuerströme anlegt und dadurch theoretisch eine sehr hohe Verstärkung erhält. Ungeachtet der theoretischen Möglichkeiten verlangt die Praxis eine Schaltung, die auch noch zufriedenstellend arbeitet, wenn eine Anzahl von Parametern von ihrem Nominalwert abweicht. Die in Fig.2 gezeigte Schaltung hat zwar eine gute Verstärkung und auch einen verbesserten Arbeitsbereich, verlangt jedoch immer noch eine sehr genaue Steuerung der Parameter l_g und Ic wegen der Amplitude der Nebenkurve 2, die ebenfalls gegenüber der Amplitude der Nebenkurve 2 in F i g. IA erhöht wurde. Somit lassen Verstärkung und Arbeitsbereich auf dieser Schaltung noch Wünsche offen. Was für die Phasendifferenz im Zusammenhang mit Fig. IB gesagt wurde, gilt auch für die in Fig.2B gezeigte Anordnung.The amplitude of curve 2 in FIG. 2A has also been enlarged, thereby exposing components such as the interferometer 8 to limit problems associated with the amplitude accuracy of the gate current and the control current. The present invention solves the practical problems which cannot be solved with today's technology by simply applying very large gate currents and very small control currents and thereby theoretically obtaining a very high gain. Regardless of the theoretical possibilities, practice demands a circuit which still works satisfactorily even if a number of parameters deviate from their nominal value. The circuit shown in Figure 2 has a good gain and an improved working range, but still requires very precise control of the parameters l _g and Ic because of the amplitude of the side curve 2, which is also compared to the amplitude of the side curve 2 in F i G. IA was increased. Thus, the gain and working range on this circuit still leave something to be desired. What was said for the phase difference in connection with FIG. 1B also applies to the arrangement shown in FIG. 2B.

In den F i g. 3A und 3B ist die Schwellwertcharakteristik für ein Interferometer mit drei Kontakten gezeigt, deren mittlerer einen doppelt so großen höchsten Josephson-Strom führt wie die beiden anderen, und das mit einer symmetrischen Doppelzuführung für das Anlegen des Torstroms versehen ist. Fig.3B zeigt schematisch ein Interferometer 9, das in jeder Hinsicht ähnlich aufgebaut ist wie das in Fig. 2B gezeigte, der Torstrom wird jedoch über die in Fig. 3B mit L_P bezeichneten Induktivitäten 10 zugeführt, und zwar an den Mittelpunkt der mit L bezeichneten Induktivitäten 4. Wie bei der in Fig. 2B gezeigten Schaltung ist der mittlere Kontakt /2 doppelt so groß wie die Kontakte /1 und 73. DicStcuerIeitung6ist mit den Induktivitäten 4 und den beiden Schleifen des Interferometers induktiv gekoppelt.In the F i g. 3A and 3B show the threshold value characteristic for an interferometer with three contacts, the middle one of which carries a Josephson current twice as large as the other two, and which is provided with a symmetrical double feed for the application of the gate current. 3B schematically shows an interferometer 9, which is similar in all respects as 2B shown in Fig., The gate current is, however, supplied via the designated in FIG. 3B with L _P inductances 10, namely at the center of the L designated inductances 4. As in the circuit shown in Fig. 2B, the middle contact / 2 is twice as large as the contacts / 1 and 73. DicStcuerIeitung6 is inductively coupled to the inductances 4 and the two loops of the interferometer.

Die Schwellwertcharakteristik in Fig.3A zeigt, daß bei dem in Fig.3B dargestellten Interferometer 9 die Verstärkung und der Arbeitsbereich dadurch wesentlich verbessert wurden, daß eine symmetrische doppelte Zuführung und ein Kontakt vorgesehen wurden, der das Doppelte des größten Josephson-Stroms der anderen Kontakte des Interferometers 9 führen kann. Fig.3A zeigt klar, daß die Amplitude der Hauptkurve 1 höher ist als die der Hauptkurve 1 der F i g. 2A. Außerdem ist die Hauptkurve 1 in der Nähe der Spitze beträchtlich enger geworden und hat unter Anwendung der groben Näherung des Verhältnisses von Torstrom zu Steuerstrom eine Verstärkung von mehr als 3. Da die Amplitude der Nebenkurve 2 außerdem jetzt beträchtlich heruntergesetzt werden konnte, sind die extrem engen Toleranzen für den Torstrom und den Steuerstrom, die für die Interferometer in den F i g. 1B und 2B nötig waren, nicht mehr erforderlich. Zwischen der Hauptkurve 1 und der Nebenkurve 3 der F i g. 3B steht ein relativ breiter Arbeitsbereich zur Verfugung. Der schraffierte Arbeitsbereich in F i g. 3B zeigt die Verbesserung auf den ersten Blick. In der das vorgezogene Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigenden F i g. 3B ist der Wert der Induktivitäten 10 dreimal so groß wie der Wert der Induktivität 4. Der Wert der Induktivität 10 kann vorzugsweise zwischen dem Zweifachen und dem Fünffachen des Wertes der Induktivität 4 liegen.The threshold value characteristic in Fig.3A shows that in the interferometer 9 shown in Figure 3B the Reinforcement and the work area have been significantly improved by having a symmetrical double Feed and a contact were provided that was twice the largest Josephson current of the others Contacts of the interferometer 9 can lead. Fig. 3A clearly shows that the amplitude of the main curve 1 is higher than that of the main curve 1 of FIG. 2A. In addition, the main curve 1 is considerably narrower near the apex and has been made using the rough approximation of the ratio of gate current to control current a gain of more than 3. Since the amplitude of the side curve 2 is also now considerable could be reduced, are the extremely tight tolerances for the gate current and the control current, those for the interferometer in FIGS. 1B and 2B were no longer required. Between the Main curve 1 and the secondary curve 3 of FIG. 3B has a relatively wide working area. Of the hatched work area in FIG. 3B shows the improvement at first sight. In the preferred Embodiment of the invention showing FIG. 3B, the value of inductors 10 is three times that the value of the inductance 4. The value of the inductance 10 can preferably be between twice and five times the value of inductance 4.

Alle diese Werte liefern eine verbesserte Verstärkung und einen größeren Betriebsbereich gegenüber der in Fig. IB gezeigten Anordnung. Nach Darstellung in F i g. 3B sind die Induktivitäten 10 mit den Mittelpunkten der Induktivitäten 4 verbunden, der Anschluß an die Induktivitäten 4 kann aber natürlich auch an anderen Stellen erfolgen. Das Hauptkriterium bei der Herstellung von Interferometern mit mehreren Kontakten, großer Verstärkung und einem breiten Betriebsbereich ist die Stromzuführung in einer Art, daß die Phase Φ des Stroms über den Kontakten bei angelegtem Null-Feld unmittelbar vor dem Umschalten immer dieselbe ist. Dieses Kriterium gilt ungeachtet dessen, wieviel Kontakte benutzt werden sollen. Somit können auch herkömmliche Anordnungen, ähnlich wie sie in F i g. 1B gezeigt sind, eine größere Verstärkung und einen besseren Betriebsbereich haben, wenn sichergestellt wird, daß die Phase Φ über allen Kontakten dieselbe ist Diese identische Phase läßt sich in dem in Fig.A gezeigten Schema dadurch erreichen, daß man die symmetrische Doppelstromzuführung so anordnet, daß die Induktivitäten 10 mit den Induktivitäten 4 auf eine Art verbunden sind, daß die letztere im Verhältnis L/3 zu 2 L/3 geteilt wird. Abhängig von der Anzahl verwendeter Kontakte läßt sich also diese symmetrische doppelte Stromzuführung sowohl in Interferometerr mit mehreren Kontakten benutzen, in denen der größte Josephson-Strom durch einen Kontakt größer ist ah durch die anderen als auch in Interferometern, wo dei größte Josephson-Strom durch alle Kontakte derselbeAll of these values provide improved gain and a larger operating range over the arrangement shown in Fig. 1B. According to the illustration in FIG. 3B, the inductances 10 are connected to the centers of the inductances 4, but the connection to the inductances 4 can of course also take place at other points. The main criterion in the manufacture of interferometers with multiple contacts, high amplification and a wide operating range is the current supply in such a way that the phase Φ of the current across the contacts is always the same when the zero field is applied immediately before switching. This criterion applies regardless of how many contacts are to be used. Conventional arrangements, similar to those shown in FIG. 1B are shown, a larger gain and a better operating range will have when it is ensured that the phase Φ is the same over all the contacts This identical phase can be in the in Fig. A scheme shown achieved in that arranging the symmetrical dual power supply so, that the inductors 10 are connected to the inductors 4 in such a way that the latter is divided in the ratio L / 3 to 2 L / 3. Depending on the number of contacts used, this symmetrical double power supply can be used both in interferometers with several contacts, in which the greatest Josephson current through one contact is greater ah through the others, and in interferometers, where the greatest Josephson current through all Contacts the same

W) ist. Bei jeder beliebigen Anzahl von Kontakten können wenn die Phasen durch Bemessung der vom Torstrorr durchflossenen Induktivitäten richtig eingestellt sind Interferometerschaltungen mit hoher Verstärkung unc verbesserten Arbeitsbereichsgrenzen aufgebaut wer den.W) is. Any number of contacts can if the phases are correctly set by measuring the inductances through which the torrent flows Interferometer circuits with high gain and improved working range limits who are built the.

In Fig.5 ist das symmetrische Interferometer 9 mi doppelter Zuführung perspektivisch dargestellt. Die Schwellwertcharakteristik und die schematisch äquivaIn Figure 5, the symmetrical interferometer is 9 mi double feed shown in perspective. The threshold value characteristic and the schematically equiva

lente Schaltung sind in den Fig. 3A, 3B gezeigt. Das Interferometer 9 besteht aus einer Grundplatte 11 aus supraleitendem Material, wie beispielsweise Niob. Eine dünne Oxydschicht 12 aus Nioboxyd (NbjO^) trennt die Grundebene 11 von der nächsten Schicht, die die ■; Basiselektroden der Kontakte /1, /2 und /3 bildet. Die Induktivitäten L werden durch Supraleiter, nämlich die Grundelektrode 13 und die Gegenelektrode 14, aus Bleilegierung gebildet. Die Induktivitäten werden bestimmt durch die Schichten 13 und 14 und die Oxydschicht 15, z. B. Siliziumoxyd, die wesentlich dicker ist als das Oxyd zwischen den Teilen der Gegenelektrodenschicht 14, die sich näher zur Basiselektrode 13 durch Vertiefungen in der Oxydschicht 15 erstrecken und die Kontakte Ji, /2, 73 bilden. Zwei isolierte Steuerleitungen 16 liegen über der Gegenelektrode 14 und werden durch eine nicht dargesteiltc Isolierschicht in einem bestimmten Abstand von dieser Gegenelektrode 14 gehalten. Der Steuerstrom l_c wird über die Steuerleitungen 16 angelegt. Der Torstrom I₁, wird an den Anschluß 17 der Gegenelektrode 14 angelegt und fließt über das Element zum Anschluß 18 der Basiselektrode 13. In der in F i g. 5 gezeigten Anordnung wird der Torstrom I₁, über zwei Zweige 19 zugeführt, die von der Basiselektrode 13 durch das Oxyd 15 räumlich getrennt sind und die Induktivitäten L_p bilden, die den Wert 3 · L haben. Die Zweige 19 bilden die symmetrische Doppelzuführung, die an die Gegenelektrode 14 angeschlossen ist, die durch die räumliche Trennung von der Basiselektrode 13 durch die Oxydschicht 15 Induktivitäten des Wertes L bildet. Die Zweige 19 sind so ausgelegt, daß sie die Mittelpunkte der Induktivitäten L speisen, die in Fig. 3B mit 4 bezeichnet sind. Die Induktivitäten L_p wurden in Fig. 3B mit 10 bezeichnet. Die Steuerleitungen 16 sind elektromagnetisch mit den Schleifen gekoppelt, die durch die Kontakte Ji, JI, /3, die Induktivitäten L, die Basis- und Gegenelektrode und die zugehörige Metallisierung gebildet werden. Weil die Steuerleitungen 16 mit den Schleifen gekoppelt sind, können verschiedene logische Funktionen wie UND, ODER usw. ausgeführt werden. Für die UND-Funktion müssen beispielsweise beide Steuerleitungen 16 erregt sein, bevor die Schaltungsanordnung 9 umschaltet. Für eine ODER-Operation schaltet die Anordnung 9 um, wenn die eine oder die andere der Steuerleitungen 16 erregt ist. Die Anzahl der verwendbaren Steuerleitungen 16 ist nur durch die Möglichkeit begrenzt, sie in die richtige Lage zu bringen.lent circuit are shown in Figs. 3A, 3B. The interferometer 9 consists of a base plate 11 made of superconducting material such as niobium. A thin oxide layer 12 made of niobium oxide (NbjO ^) separates the base plane 11 from the next layer, which is the ■; Base electrodes of contacts / 1, / 2 and / 3 forms. The inductances L are formed by superconductors, namely the base electrode 13 and the counter electrode 14, made of lead alloy. The inductances are determined by the layers 13 and 14 and the oxide layer 15, e.g. B. silicon oxide, which is much thicker than the oxide between the parts of the counter electrode layer 14 which extend closer to the base electrode 13 through depressions in the oxide layer 15 and form the contacts Ji, / 2, 73. Two insulated control lines 16 lie over the counter electrode 14 and are held at a certain distance from this counter electrode 14 by an insulating layer (not shown). The control current I _c is applied via the control lines 16. The gate current I ₁ is applied to the connection 17 of the counter electrode 14 and flows via the element to the connection 18 of the base electrode 13. In the FIG. In the arrangement shown in FIG. 5, the gate current I _{1 is} supplied via two branches 19 which are spatially separated from the base electrode 13 by the oxide 15 and which form the inductances L _p which have the value 3 · L. The branches 19 form the symmetrical double feed, which is connected to the counter electrode 14, which forms inductances of the value L due to the spatial separation from the base electrode 13 by the oxide layer 15. The branches 19 are designed in such a way that they feed the centers of the inductances L , which are denoted by 4 in FIG. 3B. The inductances L _p were designated by 10 in FIG. 3B. The control lines 16 are electromagnetically coupled to the loops which are formed by the contacts Ji, JI, / 3, the inductances L, the base and counter electrodes and the associated metallization. Because the control lines 16 are coupled to the loops, various logical functions such as AND, OR, etc. can be carried out. For the AND function, for example, both control lines 16 must be excited before the circuit arrangement 9 switches over. For an OR operation, the arrangement 9 switches over when one or the other of the control lines 16 is excited. The number of control lines 16 that can be used is only limited by the possibility of bringing them into the correct position.

Die Kontakte Ji, J2 und 73 werden auf die übliche Art dadurch gebildet, daß eine dünne Oxydschicht von ^r>o 10-30 Ä Dicke eine Tunnelbarriere bildet zwischen Basis- und Gegenelektrode, die aus supraleitendem Material bestehen. Der Kontakt J 2 beispielsweise hat in der Fig. 5 eine dünne Oxydschicht 20, die die Tunnelbarriere zwischen der Basiselektrode 13 und der « Gegenelektrode 14 bildet. Damit der Kontakt 72 einen doppelt so großen höchsten Josephson-Strom führen kann wie die Kontakte J 1 und 73, ist er zweimal so lang-Weil die Induktivitäten 4 und 10 gebildet werden müssen, macht man die Fläche des Kontaktes 72 am mi besten doppelt so groß wie diejenige der Kontakte /1 und 73, damit der Kontakt /2 den doppelten größten loscphson-Strom führt. Natürlich kann man den größten Joscphson-Strom in einem der Kontakle auch auf andere Weise erhöhen, beispielsweise durch μ Vorsehen einer anderen Arbeitsfunktion für eine der F.lektroden. Die Dicke des Tunncloxyds kann man auch so regeln, daß der größte loscphson-Strom gesteuert wird. Anstelle der hinreichend bekannten Joscphson-Strukturen mit Tunneloxyden können auch bekannte Kontaktanordnungen mit schwacher Verbindung, sogenannte Weak Links, eingesetzt werden, die andere Tunnelbarrieren enthalten. In einem solchen Fall kann man den größten Wert des Joscphson-Siroms steuern durch Einstellen des Querschnitts, der Form oder der Länge und Breite der Einschnürung.The contacts Ji, J2 and 73 are formed in the usual way in that a thin oxide layer ^r > o 10-30 Å thick forms a tunnel barrier between the base and counter electrodes, which are made of superconducting material. The contact J 2, for example, in FIG. 5 has a thin oxide layer 20 which forms the tunnel barrier between the base electrode 13 and the counter electrode 14. So that the contact 72 can carry a maximum Josephson current twice as large as the contacts J 1 and 73, it is twice as long. Because the inductances 4 and 10 have to be formed, it is best to make the area of the contact 72 twice as much large as that of the contacts / 1 and 73, so that the contact / 2 carries twice the largest Loscphson current. Of course, the largest Joscphson current in one of the contacts can also be increased in other ways, for example by providing a different work function for one of the electrodes. The thickness of the tunnel oxide can also be regulated in such a way that the greatest Loscphson current is controlled. Instead of the well-known Joscphson structures with tunnel oxides, known contact arrangements with weak connections, so-called weak links, which contain other tunnel barriers, can also be used. In such a case one can control the largest value of the Joscphson sirom by adjusting the cross section, the shape or the length and width of the constriction.

Außerdem kann anstelle des üblichen Josephson-Kontaktes mit Tunnclbarriere oder schwacher Verbindung natürlich auch ein normales Metall oder ein Vakuum für die Tunnclbarriere eingesetzt werden. Bauelemente der erstgenannten Art sind in Fachkreisen bekannt als S-N-S-Bauelemente (supraleitendes Metall — normales Metall — supraleitendes Metall). In diesen Bauelementen kann der größte Josephson-Strom auf jede der vorgeschlagenen Arten gesteuert werden, so daß man in wenigstens einem der ein Interferometer bildenden Kontakte einen anderen größten Josephson-Strom erhält. Das in Fig. 5 gezeigte Interferometer 9 kann auf jede bekannte Art hergestellt werden. So können die Metallschichten durch Vakuumniederschlag, die Kontaktoxyde durch Aufsprühen gebildet und ihre Dicke gesteuert werden, wie es z. B. in der US-Patentschrift 38 49 276 beschrieben ist. Oxyde können auch aufgedampft werden und durch fotolithographisches Maskieren und Ätzen mit den verschiedenen Metallschichten angeordnet werden.In addition, instead of the usual Josephson contact with a tunnel barrier or weak connection, of course, a normal metal or a Vacuum can be used for the tunnel barrier. Components of the first type are in specialist circles known as S-N-S components (superconducting metal - normal metal - superconducting metal). In these Components, the largest Josephson current can be controlled in any of the proposed ways, so that in at least one of the contacts forming an interferometer there is another largest Josephson current receives. The interferometer 9 shown in Fig. 5 can be manufactured in any known manner. So the metal layers can be formed by vacuum deposition, the contact oxides by spraying and their Thickness can be controlled as it is e.g. B. in US Pat. No. 3,849,276. Oxides can too are vapor-deposited and by photolithographic masking and etching with the various metal layers to be ordered.

Das in F i g. 5 gezeigte Interferometer 9 kann z.B. folgende Parameter aufweisen. Die Basiselektrode 13 ist von der Grundplatte 11 aus Niob durch eine 500 Ä dicke Schicht 12 aus Nioboxyd isoliert. Die aus Bleilegierungssupraleitern durch die Schichten 13 und 14 gebildeten Induktivitäten L sind voneinander durch eine 4000 Ä dicke Schicht 15 aus Siliziumoxyd getrennt und haben unter diesen Umständen Werte von ungefähr 1,3 pHy. Der Hauptteil der Gegenelektrode 14, außer dem Anschluß 17 und den Zweigen 19, hat eine Größe von 51 · 269 μιη². Er bildet mit der Basiselektrode 13 durch Vertiefungen in der SiO-Schicht 15 die Kontakte. Die Kontakte 71 und J 3 haben eine Fläche von etwa 9 · 11,5 μιη², der mittlere Kontakt 72 ist doppelt so lang. Zwei isolierte 13 μηι breite Steuerleitungen 16 sind über der Gegenelektrode 14 angeordnet. Die durch die Zweige 19 gebildeten Induktivitäten L_n und die Basiselektrode 13 haben Werte von annähernd 3,9 pHy.The in Fig. The interferometer 9 shown in FIG. 5 can, for example, have the following parameters. The base electrode 13 is insulated from the base plate 11 made of niobium by a 500 Å thick layer 12 of niobium oxide. The inductances L formed from lead alloy superconductors by the layers 13 and 14 are separated from one another by a 4000 Å thick layer 15 of silicon oxide and under these circumstances have values of approximately 1.3 pHy. The main part of the counter electrode 14, apart from the connection 17 and the branches 19, has a size of 51 · 269 μm ² . It forms the contacts with the base electrode 13 through depressions in the SiO layer 15. The contacts 71 and J 3 have an area of approximately 9 · 11.5 μm ² , the middle contact 72 is twice as long. Two isolated 13 μm wide control lines 16 are arranged above the counter electrode 14. The inductances L _n formed by the branches 19 and the base electrode 13 have values of approximately 3.9 pHy.

Das Interferometer 9 hat eine ähnliche I-V-Charaktcristik wie andere Josephson-Kontakte. Es hat einen Nullfeld-Schwellwertstrom /,„„ = 4 · /₀ = 0,7 mA. Das Interferometer 9 arbeitet bei niedrigen Strompegeln im wesentlichen genauso wie bekannte Josephson-Kontakte. Die Stromaufnahme beträgt etwa 1,5 Mikrowatt im Dauerbetrieb bei angemessener Last. Wenn da? Interferometer 9 im Selbsthaltcbetrieb arbeitet, wird eine gepulste Stromquelle gebraucht, um die Rückstel lung nach jedem logischen Zyklus sicherzustellen. Lcgi man also einen Steuerstrom an, der ein magnetische! Feld erzeugt, das wiederum magnetisch mit derr Interferometer 9 gekoppelt ist, so wird der Höchstwcr des Josephson-Schwellstroms, bei dem das Interferone ter 9 umschaltet, reduziert, und die Kontakte /1 bis Jl schalten in den Spannungszustand um und liefern in wesentlichen den gesamten Torstrom an eine cnlsprc chend angepaßte Last, die mit dem Interferometer < parallel geschaltet ist. Die Anschaltung der Last 21, dii sehcmalisch in Fig. 3B gezeigt ist, erfolgt auf üblich« Weise über Leitungen und kann eine Impedanz / haben, die gleich ist der Impedanz der Leitung. Die LasThe interferometer 9 has a similar IV characteristic as other Josephson junctions. It has a zero-field threshold current /, "" = 4 · / ₀ = 0.7 mA. The interferometer 9 operates at low current levels essentially in the same way as known Josephson junctions. The current consumption is around 1.5 microwatts in continuous operation with a reasonable load. If there? Interferometer 9 works in self-holding mode, a pulsed power source is needed to ensure the reset after each logical cycle. Lcgi one therefore supplies a control current that is a magnetic! Field generated, which is in turn magnetically coupled to the interferometer 9, the maximum value of the Josephson threshold current at which the interferon 9 switches is reduced, and the contacts / 1 to Jl switch to the voltage state and provide essentially the entire Gate current to a cnlsprc accordingly adapted load, which is connected in parallel with the interferometer. The connection of the load 21, which is shown schematically in FIG. 3B, takes place in the usual way via lines and can have an impedance which is equal to the impedance of the line. The Las

21 kann aber auch mit jedem der Kontakte / 1, /2, /3 parallel gelegt werden.21 can also be placed in parallel with each of the contacts / 1, / 2, / 3.

Das Interferometer 9 kann im .selbsthaltenden und im nicht sclbsthaltenden Betrieb arbeiten. Der Mindeststrom, bei dem ein Josephson-Kontakt aus dem Spannungszustand in den Null-Spannungszustand zurückschaltet, kann dadurch erhöht werden, daß man eine kleine resistive Last zum Kontakt parallel legt. Die Hysteresis des Spannungszustandes von Josephson-Kontakten wird bekanntlich vernachlässigbar klein, wenn β = 2-tC/?²/,„/'/>o<2, worin Cdie Kontaklkapazität, /,„ der größte losephson-Strom, R der Wert einer resistivcn Last, Φ» ein Flußquant und β eine Dämpfungskonstante ist. Mit einer Last entsprechenden Widerstandes haben die ]osephson-Schwingungen des Interferometers 9 eine .Spannungsamplitude in derselben Größenordnung wie die der mittleren Kontaktglcichspannung. Die Amplitude dieser Schwingungen wächst mit abnehmendem Steuerstrom, und eine Selbstrückstcllung kann erfolgen, wenn beim negativen Ausschlag einer solchen Schwingung die Kontaktspannung momentan Null ist. In den üblichen Josephson-Kontakten ist die Kapazität der Kontakte jedoeh im allgemeinen so groß, daß der nicht selbsthaltende Betrieb unvernünftig niedrige Ausgangsleitungsimpedanzen verlangt. In Inicrferometern können jedoeh sowohl C als auch /,„ klein gehalten werden. Die Verwendung von Interferometern nach Art des Interferometers 9 gestattet somit eine Selbstrückstellung bei höheren Impedanzen. Der nicht selbsthaltende Betrieb des Interferometers 9 kann erreicht werden mit einem externen Lastwiderstand <0,15Ω. üci den üblichen Schaltungsanwendungen können die abgeschlossenen Übertragungsleitungen ein nachfolgendes Element steuern.The interferometer 9 can operate in a self-sustaining and in a non-self-sustaining mode. The minimum current at which a Josephson contact switches back from the voltage state to the zero voltage state can be increased by placing a small resistive load in parallel with the contact. The hysteresis of the stress state of Josephson junctions is known to be negligibly small when β = 2-tC /? ² /, "/ '/> o <2, where C is the contact capacitance, /," the greatest losephson current, R the value of a resistive load, "is a flux quantum and β is a constant of attenuation. With a resistance corresponding to the load, the Osephson oscillations of the interferometer 9 have a voltage amplitude of the same order of magnitude as that of the mean contact voltage. The amplitude of these oscillations increases as the control current decreases, and self-recovery can take place if the contact voltage is momentarily zero in the event of a negative deflection of such an oscillation. In the usual Josephson junctions, however, the capacitance of the contacts is generally so great that non-latching operation requires unreasonably low output line impedances. In Inicrferometers, however, both C and /, “can be kept small. The use of interferometers of the type of interferometer 9 thus allows self-resetting at higher impedances. The non-self-holding operation of the interferometer 9 can be achieved with an external load resistance <0.15Ω. EILUs the usual circuit applications, the terminated transmission lines to control a subsequent element.

In K i g. 6 ist ein Interferometer 22 mit vier Kontakten und einer symmetrischen doppelten Stromzufuhr gezeigt, die sicherstellt, daß die Phase des Stroms in jedem Kontakt vordem Umschalten immer dieselbe ist. F i g. 6 unterscheidet sich von Fig. 3B durch den zusätzlichen Kontakt /4 und dadurch, daß der StromIn K i g. 6 is a four-contact interferometer 22 and a symmetrical double power supply, which ensures that the phase of the current in is always the same for each contact before switching. F i g. 6 differs from FIG. 3B by the additional contact / 4 and in that the current

ίο durch alle Kontakte derselbe ist. Unter den in F i g. 6 gezeigten Bedingungen trifft der Strom auf symmetrische Zufuhrimpedanzen, und weil die Ströme durch die Kontakte /1 bis /4 dieselben sind, ist die Phase in den Kontakten dieselbe und somit die Beziehung von Strom und Induktivität linear. Wenn jedoeh einer dieser Werte verändert wird, müssen die Induktivitätswerte geändert werden um sicherzustellen, daß über den Kontakten Strom derselben Phase fließt. Diese Werte können mathematisch bestimmt werden.ίο is the same through all contacts. Among the in F i g. 6th conditions shown, the current meets symmetrical supply impedances, and because the currents through the Contacts / 1 to / 4 are the same, the phase in the contacts is the same and hence the relationship of current and inductance linear. However, if either of these values is changed, the inductance values must be changed to ensure that current of the same phase flows through the contacts. These values can can be determined mathematically.

Der größte Josephson-Strom in einem der Kontakte ist natürlich nicht auf zwei begrenzt, sondern kann, lediglich durch praktische Überlegungen beschränkt, auch drei, vier oder fünf betragen. Er braucht in einem Kontakt nur um einen Bruchteil höher zu sein, um bereits eine Verbesserung zu erzielen. Der größte losephson-Strom kann natürlich auch in mehreren Kontakten größer sein. Verstärkung und Arbeitsbereich werden verbessert, solange die Phase über allen Kontakten dieselbe ist. Darauf können die Induktivitä-The largest Josephson current in one of the contacts is of course not limited to two, but can, limited only by practical considerations, also three, four or five. He needs in one Contact to be just a fraction higher to get an improvement. The biggest losephson current can of course also be greater in several contacts. Reinforcement and work area are improved as long as the phase is the same across all contacts. The inductance

JO ten oder der Strom durch die Kontakte eingestellt werden.JO th or the current through the contacts can be adjusted.

Hierzu 5 Blatt ZeichnungenIn addition 5 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Josephson interferometer with several connected in parallel Josephson contacts, thereby characterized in that the currents through the contacts in their voltage-free switching state have the same phase position.

2. Josephson interferometer according to claim 1, characterized in that at least one of the Josephson contacts is provided with an isolated control line above it.

3. Josephson interferometer according to claim 1 or 2, characterized in that the interferometer arrangement is connected in parallel to an output circuit (21, F \ g. 3b) with impedance Za.

4. Josephson interferometer according to one of claims 1 to 3, characterized in that the equal phase position of the working currents in the contact due to symmetrical power supplies is achieved.

5. Josephson interferometer according to claim 4, characterized in that each feed line for the working current (Ig, Fig.3b) contains an inductance (Lp, 10) and is connected to a further inductance (L, 4), which between each two Josephson junctions, with the relationship L _p > L between the inductances.

6. Josephson interferometer according to claim 5, characterized in that three parallel-connected Josephson contacts are provided, the middle of which has twice the maximum Josephson current compared to the outer ones and that the supply lines for the working current symmetrically to the centers of the inductors (4 , F i g. 3b) are connected between the contacts (J 1, / 2; / 2, J 3).

7. Josephson interferometer according to claim 5, characterized in that three identical Josephson contacts are provided and that the power supplies for the working current to the inductors are connected between two Josephson junctions that these are in relation to one Thirds are divided by two thirds, with the smaller inductance section being the outer Josephson contacts.

8. Josephson interferometer according to claim 4, characterized in that four identical Josephson contacts are provided, that the same inductance (4, F i g. 6) is provided between two pairs of contacts and that the working current (I _g ) the contacts is supplied via a symmetrical double line, each with an inductance (Lp, 10) and via the center points of the two outer inductances.